脂肪酶N435在低沸点溶剂中催化合成聚丁二酸丁二醇酯

脂肪酶N435在温和条件下可以有效地催化合成聚丁二酸丁二醇酯。采用溶剂蒸出的多级酶催化法成功在低沸点溶剂正己烷、四氢呋喃、甲苯和乙腈中合成出聚丁二酸丁二醇酯,得到聚丁二酸丁二醇酯的重均分子量分别为1 460、1 636、3 066和4 231,多分散系数分别为1.69、1.48、1.78和1.67。低沸点溶剂甲苯和乙腈是N435催化获得高重均分子量和低多分散系数产物的优良溶剂。

亲水改性PBS基共聚物的N435酶降解差异性及分子模拟

在水相体系中,采用脂肪酶Novozym435对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)分子主链中氧醚键在醇段和酸段的不同位置的共聚物聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸二甘醇酯)[P(BS-co-BDGA)]和聚(丁二酸丁二醇-co-二甘醇酸丁二醇酯)[P(BS-co-DEGS)]进行酶促降解研究.以分子对接模拟探讨了酶对亲水性底物的识别及相互作用机制.通过对降解前后不同摩尔比的共聚物薄膜的质量损失率、亲水性、热性能以及降解产物的分析,研究了PBS改性共聚物的降解规律.结果表明,随着降解时间的推移,所有共聚物薄膜的质量损失率升高,亲水性增强,热分解温度升高;降解5 d后,P(BS-co-BDGA)降解产生的低聚物种类比P(BS-co-DEGS)的多.分子对接结果表明,醚键在酸段的P(BS-co-BDGA)型酯键与Novozym435酶活性位点的结合比醚键在醇段的P(BS-co-DEGS)型酯键更稳定,因此,在N435脂肪酶作用下,P(BS-co-BDGA)比P(BS-co-DEGS)的降解效果好.实验结果表明,当DGA摩尔分数为20%时,降解效果最佳.

两种不同结构共聚酯对脂肪酶降解反应的对比

采用两种酸一种醇和两种醇一种酸分别对PBS改性,合成了不同化学结构的共聚酯PBSA和PBSH,并在磷酸缓冲液中以它们为底物,研究了对脂肪酶N435降解反应的异同。采用质量损失率和GPC评价了降解前后共聚物分子质量的变化;WAXD和TG分析了酶降解前后共聚物结晶度和热性质的变化;POM对降解后的材料进行了形貌观测。研究结果表明:相比PBS,PBSA和PBSH对脂肪酶的感受性有很大提高,24 h后降解率分别达到90%和60%以上,并且PBSA降解速率比PBSH快很多;降解后2种共聚物相对分子质量变化不大,但分子量分布系数变宽;结晶度增大;降解3 d后PBSA的热稳定性降低,而PBSH的热稳定性提高。

影响酶促合成脂肪族聚酯相对分子质量的因素

以脂肪酶N435催化合成了PHS基脂肪族聚酯,研究了反应条件、溶剂及第三单体的引入对聚酯相对分子质量(Mn)的影响。结果表明:反应24 h后产物的Mn较高,Mw/Mn较小;反应温度为80℃时产物的Mn最高;N435以5%用量为最佳;适当增加二苯醚的用量有利于反应进行;丙三醇的加入可生成具有支化结构的聚酯,少量丙三醇、ε-CL和短链二醇的添加可提高聚酯的Mn,CHDM的空间结构不会影响酶催化聚合反应活性。

单体结构对酶促合成脂肪族聚酯聚合度的影响

选择具有不同碳链长度、其它官能团和空间效应的单体,在80℃的二苯醚体系中,采用固定化南极假丝酵母脂肪酶N435催化缩聚,得到一系列的脂肪族聚酯.利用核磁共振氢谱1H NMR表征了所得产物的化学结构,凝胶渗透色谱GPC分析了相对分子质量及分布,并计算了聚合度.研究表明:单体中等链长的1,5-戊二醇Pe DO得到的聚合物的聚合度最高,短碳链的二醇难聚合,长碳链的己二酸二乙酯DEA反应活性高于丁二酸二乙酯DES;单体中官能团的位置、侧基的诱导效应与空间效应都会影响聚合度;单体与酶分子的氢键作用也对聚合度有一定的影响.

单辛酸甘油酯的酶法合成

以Novo435固定化脂肪酶为催化剂,在无溶剂条件下催化甘油和辛酸合成单辛酸甘油酯。通过单因素试验确定加酶量、反应温度、反应时间三个因素的取值范围,并用响应面实验设计和分析方法对合成反应条件进行了优化。结果表明,在甘油辛酸摩尔比1:1、反应温度66.8℃、脂肪酶与反应底物质量比0.88%、无水的条件下反应11.5h,辛酸转化率达93.53%,单辛酸甘油酯含量为47.69%。

结合分子模拟探讨不同醚键PBS基共聚物的性能与酶催化降解

以硫二甘醇取代二甘醇,在聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)分子主链上分别引入硫醚和氧醚基团,得到聚(丁二酸丁二醇酯-丁二酸硫代二乙二醇酯)[P(BS-co-TDGS)]和聚(丁二酸丁二醇酯-丁二酸二乙二醇酯)[P(BS-co-DEGS)],通过热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)测试比较了二者的结晶性能和热性能.采用南极假丝酵母脂肪酶N435(CALB)为催化剂,在水相中研究了P(BS-co-TDGS)和P(BS-co-DEGS)的降解规律及差异性.采用分子模拟方法研究了共聚物可能存在的聚集态以及N435酶与底物的结合,模拟结果验证了共聚物P(BS-co-TDGS)的结晶度下降及热稳定性降低的结论.分子对接模拟结果表明,N435酶与DEGSDEG单元的结合能更大,即含有丁二酸硫代二乙二醇酯键型底物P(BS-co-DEGS)与N435酶活性位点的对接更为稳定.

扁桃酸的酶促光学拆分

对在非水体系中,利用脂肪酶催化水解扁桃酸乙酯外消旋混合物拆分R(-)-扁桃酸进行了初步的研究.筛选出脂肪酶N435作为催化剂,叔丁醇作为溶剂.确定了最适的反应条件:脂肪酶N435浓度为2·5g·L-1,RS(-+)-扁桃酸乙酯浓度为0·25mol·L-1,水∶RS(-+)-扁桃酸乙酯的摩尔比为5∶1,反应温度为40℃,摇床转速为200r·min-1,反应时间为24h.在此条件下,R(-)-扁桃酸乙酯的转化率为41·6%,对映体过量百分率达84·0%.考察了底物R(-)-扁桃酸乙酯和产物R(-)-扁桃酸对反应的抑制作用,在此基础上运用顺序机制和拟稳态法,建立了反应的动力学模型,模拟计算结果和实验结果吻合较好.

不同主链PBS基共聚酯的酶催化降解及分子模拟

采用多种二醇改性聚丁二酸丁二醇酯(PBS),合成了碳链长度不同的PBS基共聚酯。在CHCl3中,以固定化南极假丝酵母脂肪酶b(N435)降解各共聚酯,研究了碳链长度对共聚酯降解速率和降解率的影响。通过共聚酯分子量、降解产物及热稳定性变化,分析了影响降解效果的因素。采用分子对接技术解释了脂肪酶与底物之间的相互作用机理。结果表明:随共聚酯碳链增长,共聚酯降解效果逐步提升,己二醇改性时的降解速率最高,降解率可达80%;共聚酯分子链越长,产生的低聚物越多;随分子链增长,共聚酯热稳定性逐步下降。分子对接显示:脂肪酶催化三联体、活性口袋残基及底物三者之间形成的氢键对酶的催化作用至关重要。

PBS分子主链中引入含氮基团的改性

采用带支链的N-甲基二乙醇胺(MDEA)参与PBS共聚,得到了分子主链中含氮基团的新型共聚物P(BS-co-MDEA)。采用1H-NMR表征了新型共聚物的化学结构,并对共聚物的结晶性、热性能和力学性能进行了研究。结果表明:1H-NMR证明了得到的产物是P(BS-co-MDEA);其晶型结构和PBS相似,但随着MDEA用量的添加,晶体尺寸增大,θg和θd都有所降低;但θd-5%仍在300℃左右,说明具有良好的热稳定性;共聚物的断裂伸长率有所提高。相比PBS,脂肪酶N435对P(BS-co-MDEA)的降解作用明显减小,对于长效降解,控制其降解速度具有一定的意义。

氟比洛芬淀粉酯的酶促合成

以外消旋氟比洛芬和玉米淀粉为底物,固定化脂肪酶N435为催化剂,在异辛烷中对外消旋氟比洛芬进行一步酯化拆分,合成光学纯的(R)-氟比洛芬淀粉酯。通过单因素实验,研究反应温度、反应时间、氟比洛芬与淀粉质量比、酶添加量等对酶促酯化反应的影响。通过正交试验,确定制备氟比洛芬淀粉酯的最佳工艺条件:酶添加量5%、反应时间4 d、底物比1∶2、反应温度60℃,在此条件下,产物转化率为35%,对映体过量值EEp为55.45%。

不同酶对PBS基共聚酯/淀粉复合材料降解性能的影响

采用L9（33） 正交试验对α– 淀粉酶降解聚丁二酸丁二酯（PBS） 基共聚酯/热塑性淀粉（TPS） 复合材料的条件进行了优化,得出α– 淀粉酶的最优降解条件为：温度65℃,磷酸盐缓冲液pH=6.8,α– 淀粉酶浓度3.5 g/L.利用α– 淀粉酶和南极假丝酵母脂肪酶N435 对PBS/TPS、聚（ 丁二酸丁二醇-co- 丁二酸二甘醇） 酯（PBS-co-DEG）/TPS、聚（ 丁二酸丁二醇-co- 丁二酸乙二醇-co- 丁二酸聚乙二醇200） 酯（PBES-co-PEG200）/TPS、聚（ 丁二酸丁二醇-co- 丁二酸乙二醇-co- 丁二酸聚乙二醇400） 酯（PBES-co-PEG400）/TPS 复合材料分别进行降解实验,研究了两种酶对这4 种复合材料降解性能的影响.结果表明,α– 淀粉酶和N435 脂肪酶对复合材料均有较好的降解能力,当降解时间较短（6 h） 时,α– 淀粉酶对复合材料的降解效果优于脂肪酶N435,但当降解时间超过60 h 后,后者的降解效果略优于前者;（PBES-co-PEG200）/TPS 和（PBES-co-PEG400）/TPS 复合材料的降解性能总体上优于（PBS-co-DEG）/TPS 及PBS/TPS 复合材料;随PEG200 和PEG400 在共聚酯中的含量增加,即醚链含量的增加,相应复合材料的质量损失率呈升高趋势,但当醚链含量较高时,复合材料的质量损失率反而有所下降.